狀態(tài)機(jī)簡介

有限狀態(tài)機(jī)FSM是有限個狀態(tài)及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學(xué)模型，是一種邏輯單元內(nèi)部的高效編程方法，可以根據(jù)不同狀態(tài)或者消息類型進(jìn)行相應(yīng)的處理邏輯，使得程序邏輯清晰易懂。

函數(shù)指針實(shí)現(xiàn)FSM

使用函數(shù)指針實(shí)現(xiàn)FSM可以分為3個步驟

1. 建立相應(yīng)的狀態(tài)表和動作查詢表

2. 根據(jù)狀態(tài)表、事件、動作表定位相應(yīng)的動作處理函數(shù)

3. 執(zhí)行完成后再進(jìn)行狀態(tài)的切換

代碼實(shí)現(xiàn)步驟

1. 定義狀態(tài)數(shù)據(jù)的枚舉類型

typedef enum {
  state_1=1,
  state_2,
  state_3,
  state_4
}State;

2. 定義事件的枚舉類型

typedef enum{
  event_1=1,
  event_2,
  event_3,
  event_4,
  event_5
}EventID;

3. 定義狀態(tài)表的數(shù)據(jù)類型

typedef struct
{
    int event;   //事件
    int CurState;  //當(dāng)前狀態(tài)
    void (*eventActFun)();  //函數(shù)指針
    int NextState;  //下一個狀態(tài)
}StateTable;

4. 定義處理函數(shù)及建立狀態(tài)表

void f121()
{
    printf("this is f121\n");
}
void f221()
{
    printf("this is f221\n");
}
void f321()
{
    printf("this is f321\n");
}

void f122()
{
    printf("this is f122\n");
}

StateTable fTable[] =
{
    //{到來的事件，當(dāng)前的狀態(tài)，將要要執(zhí)行的函數(shù)，下一個狀態(tài)}
    { event_1,  state_1,    f121,  event_2 },
    { event_2,  state_2,    f221,  event_3 },
    { event_3,  state_3,    f321,  event_4 },
    { event_4,  state_4,    f122,  event_1 },
    //add your code here
};

5. 狀態(tài)機(jī)類型，及狀態(tài)機(jī)接口函數(shù)

/*狀態(tài)機(jī)類型*/
typedef struct {
    int curState;//當(dāng)前狀態(tài)
    StateTable * stateTable;//狀態(tài)表
    int size;//表的項(xiàng)數(shù)
}fsmType;

/*狀態(tài)機(jī)注冊,給它一個狀態(tài)表*/
void fsmRegist(fsmType* pFsm, StateTable* pTable)
{
    pFsm->stateTable = pTable;
}

/*狀態(tài)遷移*/
void fsmStateTransfer(fsmType* pFsm, int state)
{
    pFsm->curState = state;
}

/*事件處理*/
void fsmEventHandle(fsmType* pFsm, int event)
{
    StateTable* pActTable = pFsm->stateTable;
    void (*eventActFun)() = NULL;  //函數(shù)指針初始化為空
    int NextState;
    int CurState = pFsm->curState;
    int maxNum = pFsm->size;
    int flag = 0; //標(biāo)識是否滿足條件

    /*獲取當(dāng)前動作函數(shù)*/
    for (int i = 0; i<maxNum; i++)
    {
        //當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)下來個指定的事件，我才執(zhí)行它
        if (event == pActTable[i].event && CurState == pActTable[i].CurState)
        {
            flag = 1;
            eventActFun = pActTable[i].eventActFun;
            NextState = pActTable[i].NextState;
            break;
        }
    }


    if (flag) //如果滿足條件了
    {
        /*動作執(zhí)行*/
        if (eventActFun)
        {
            eventActFun();
        }

        //跳轉(zhuǎn)到下一個狀態(tài)
        fsmStateTransfer(pFsm, NextState);
    }
    else
    {
        printf("there is no match\n");
    }
}

附代碼

代碼直接復(fù)制過去就行啦，本想打包的，太麻煩了。

測試程序

//編譯器：http://www.dooccn.com/cpp/
//來源：技術(shù)讓夢想更偉大
//作者：李肖遙
#include <stdio.h>

typedef enum {
  state_1=1,
  state_2,
  state_3,
  state_4
}State;

typedef enum{
  event_1=1,
  event_2,
  event_3,
  event_4,
  event_5
}EventID;

typedef struct {
    int event;   //事件
    int CurState;  //當(dāng)前狀態(tài)
    void (*eventActFun)();  //函數(shù)指針
    int NextState;  //下一個狀態(tài)
}StateTable;

void f121()
{
    printf("this is f121\n");
}
void f221()
{
    printf("this is f221\n");
}
void f321()
{
    printf("this is f321\n");
}

void f122()
{
    printf("this is f122\n");
}

StateTable fTable[] =
{
    //{到來的事件，當(dāng)前的狀態(tài)，將要要執(zhí)行的函數(shù)，下一個狀態(tài)}
    { event_1,  state_1,    f121,  event_2 },
    { event_2,  state_2,    f221,  event_3 },
    { event_3,  state_3,    f321,  event_4 },
    { event_4,  state_4,    f122,  event_1 },
    //add your code here
};

/*狀態(tài)機(jī)類型*/
typedef struct {
    int curState;//當(dāng)前狀態(tài)
    StateTable * stateTable;//狀態(tài)表
    int size;//表的項(xiàng)數(shù)
}fsmType;

/*狀態(tài)機(jī)注冊,給它一個狀態(tài)表*/
void fsmRegist(fsmType* pFsm, StateTable* pTable)
{
    pFsm->stateTable = pTable;
}

/*狀態(tài)遷移*/
void fsmStateTransfer(fsmType* pFsm, int state)
{
    pFsm->curState = state;
}

/*事件處理*/
void fsmEventHandle(fsmType* pFsm, int event)
{
    StateTable* pActTable = pFsm->stateTable;
    void (*eventActFun)() = NULL;  //函數(shù)指針初始化為空
    int NextState;
    int CurState = pFsm->curState;
    int maxNum = pFsm->size;
    int flag = 0; //標(biāo)識是否滿足條件

    /*獲取當(dāng)前動作函數(shù)*/
    for (int i = 0; i<maxNum; i++)
    {
        //當(dāng)且僅當(dāng)當(dāng)前狀態(tài)下來個指定的事件，我才執(zhí)行它
        if (event == pActTable[i].event && CurState == pActTable[i].CurState)
        {
            flag = 1;
            eventActFun = pActTable[i].eventActFun;
            NextState = pActTable[i].NextState;
            break;
        }
    }


    if (flag) //如果滿足條件了
    {
        /*動作執(zhí)行*/
        if (eventActFun)
        {
            eventActFun();
        }

        //跳轉(zhuǎn)到下一個狀態(tài)
        fsmStateTransfer(pFsm, NextState);
    }
    else
    {
        printf("there is no match\n");
    }
}

int main()
{
    fsmType pType;
    fsmRegist(&pType,fTable);
    pType.curState = state_1;
    pType.size = sizeof(fTable)/sizeof(StateTable);

    printf("init state:%d\n\n",pType.curState);

    fsmEventHandle(&pType,event_1);
    printf("state:%d\n\n",pType.curState);

    fsmEventHandle(&pType,event_2);
    printf("state:%d\n\n",pType.curState);

    fsmEventHandle(&pType,event_3);
    printf("state:%d\n\n",pType.curState);

    fsmEventHandle(&pType,event_4);
    printf("state:%d\n\n",pType.curState);

    fsmEventHandle(&pType,event_2);
    printf("state:%d\n\n",pType.curState);

    return 0;
}

編譯結(jié)果

總結(jié)

使用函數(shù)指針實(shí)現(xiàn)的FSM的過程還是比較費(fèi)時費(fèi)力的，但是這一切相對一大堆的if/else、switch/case來說都是值得的，當(dāng)你的程序規(guī)模變得越來越大的時候，基于這種表結(jié)構(gòu)的狀態(tài)機(jī)，維護(hù)程序起來會清晰很多。